(57)【要約】【解決手段】ゴム組成物に配合する炭素繊維フィラーの選定方法であって、ラマン散乱分光スペクトルにおけるＧバンドの半値幅が５５ｃｍ-1以下の炭素繊維フィラーを上記ゴム組成物の硬化物に良好な熱伝導性を与えるものとして選定する炭素繊維フィラーの選定方法、この選定方法により選定した炭素繊維フィラーを配合したゴム組成物、及びこのゴム組成物を用いて形成した空気入りタイヤ。【効果】炭素繊維フィラーを配合したゴム組成物の硬化物において得られる炭素繊維フィラーの熱伝導性向上効果に反映する良好な炭素繊維フィラーの評価、選定が可能であり、このゴム組成物を、タイヤを構成するゴムとして用いれば、熱伝導性を高めて発熱等によるゴム温度の上昇を抑制しつつ耐摩耗性を向上させた空気入りタイヤを得ることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム組成物に配合する炭素繊維フィラーの選定方法であって、ラマン散乱分光スペクトルにおけるＧバンドの半値幅が５５ｃｍ-1以下の炭素繊維フィラーを上記ゴム組成物の硬化物に良好な熱伝導性を与えるものとして選定することを特徴とする炭素繊維フィラーの選定方法。
【請求項２】
上記炭素繊維フィラーが気相成長炭素繊維であることを特徴とする請求項１記載の炭素繊維フィラーの選定方法。
【請求項３】
更に、長さが０．０１μｍ〜１ｍｍ、かつアスペクト比が１〜１，０００の気相成長炭素繊維を選定することを特徴とする請求項２記載の炭素繊維フィラーの選定方法。
【請求項４】
ジエン系ゴムと、硫黄と、請求項１乃至３のいずれか１項記載の選定方法にて選定された炭素繊維フィラーとを配合してなることを特徴とするゴム組成物。
【請求項５】
上記炭素繊維フィラーの配合比がジエン系ゴム１００質量部に対して０．１〜１００質量部であることを特徴とする請求項４記載のゴム組成物。
【請求項６】
請求項４又は５記載のゴム組成物を用いて形成されたことを特徴とする空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム組成物の硬化物に良好な熱伝導性を与える炭素繊維フィラーを選定する方法、この選定方法により選定した炭素繊維フィラーを配合したゴム組成物、及びこのゴム組成物を用いて形成した空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴム組成物、例えば、硫黄により加硫するジエン系ゴムを基材とするゴム組成物の硬化物の熱伝導性を向上させるため炭素繊維フィラーが添加されるが、従来、炭素繊維フィラーにより与えられるゴム組成物の硬化物の熱伝導性の程度は、炭素繊維フィラーの長さ及びアスペクト比から評価することが行われてきた。
【０００３】
なお、この発明に関連する先行技術文献情報としては以下のものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４３１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者が検討したところ、同程度の長さ及びアスペクト比を有する炭素繊維フィラーであっても、炭素繊維フィラーを配合したゴム組成物の硬化物において得られる炭素繊維フィラーの熱伝導性向上効果に差異が生じることが明らかになった。そのため、炭素繊維フィラーを配合したゴム組成物の硬化物において得られる炭素繊維フィラーの熱伝導性向上効果を反映した炭素繊維フィラーの評価、選定方法が必要とされた。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、炭素繊維フィラーを配合したゴム組成物の硬化物において得られる炭素繊維フィラーの熱伝導性向上効果を反映する炭素繊維フィラーの評価により、熱伝導性向上効果の高い炭素繊維フィラーを選定する方法、この選定方法により選定した炭素繊維フィラーを配合したゴム組成物、及びこのゴム組成物を用いて形成した空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、ラマン散乱分光スペクトルにおけるＧバンドの半値幅がより小さい炭素繊維フィラーが、これを配合したゴム組成物の硬化物に良好な熱伝導性を与えるものであり、この半値幅が５５ｃｍ-1以下の炭素繊維フィラーを、ジエン系ゴムと硫黄と共に配合したゴム組成物の硬化物が良好な熱伝導性を示すものとなること、また、このゴム組成物を、タイヤを構成するゴムとして用いれば、熱伝導性を高めて発熱等によるゴム温度の上昇を抑制しつつ耐摩耗性を向上させた空気入りタイヤが得られることを見出し、本発明をなすに至った。
【０００８】
従って、本発明は、下記の炭素繊維フィラーの選定方法、ゴム組成物及び空気入りタイヤを提供する。
［請求項１］  ゴム組成物に配合する炭素繊維フィラーの選定方法であって、ラマン散乱分光スペクトルにおけるＧバンドの半値幅が５５ｃｍ-1以下の炭素繊維フィラーを上記ゴム組成物の硬化物に良好な熱伝導性を与えるものとして選定することを特徴とする炭素繊維フィラーの選定方法。
［請求項２］  上記炭素繊維フィラーが気相成長炭素繊維であることを特徴とする請求項１記載の炭素繊維フィラーの選定方法。
［請求項３］  更に、長さが０．０１μｍ〜１ｍｍ、かつアスペクト比が１〜１，０００の気相成長炭素繊維を選定することを特徴とする請求項２記載の炭素繊維フィラーの選定方法。
［請求項４］  ジエン系ゴムと、硫黄と、請求項１乃至３のいずれか１項記載の選定方法にて選定された炭素繊維フィラーとを配合してなることを特徴とするゴム組成物。
［請求項５］  上記炭素繊維フィラーの配合比がジエン系ゴム１００質量部に対して０．１〜１００質量部であることを特徴とする請求項４記載のゴム組成物。
［請求項６］  請求項４又は５記載のゴム組成物を用いて形成されたことを特徴とする空気入りタイヤ。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、炭素繊維フィラーを配合したゴム組成物の硬化物において得られる炭素繊維フィラーの熱伝導性向上効果に反映する良好な炭素繊維フィラーの評価、選定が可能であり、このゴム組成物を、タイヤを構成するゴムとして用いれば、熱伝導性を高めて発熱等によるゴム温度の上昇を抑制しつつ耐摩耗性を向上させた空気入りタイヤを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明につき、更に詳しく説明する。
本発明は、ゴム組成物に配合する炭素繊維フィラーを対象として、ラマン散乱分光スペクトルにより測定されるＧバンド（通常、このスペクトルピークは、波数１，５８０±１００ｃｍ-1の範囲に出現する）の半値幅が５５ｃｍ-1以下、好ましくは４０ｃｍ-1以下の炭素繊維フィラーを、炭素繊維フィラーが配合されるゴム組成物の硬化物に良好な熱伝導性を与えるものとして選定するものである。
【００１１】
ラマン散乱分光スペクトルにより測定されるＧバンドの半値幅が小さいものは、炭素繊維の骨格構造の乱れが少ないものであり、この方法で評価して選定した炭素繊維フィラーをジエン系ゴムと硫黄と共に配合したゴム組成物の硬化物は、良好な熱伝導性を与えるものとなり、また、このゴム組成物を、タイヤを構成するゴムとして用いれば、熱伝導性を高めて発熱等によるゴム温度の上昇を抑制しつつ耐摩耗性を向上させた空気入りタイヤとなる。即ち、この方法によれば、高い熱伝導性を与えるゴム組成物の開発において、試行錯誤により選定されていた炭素繊維フィラーを、炭素繊維フィラーの単純な物性評価のみによってその炭素繊維フィラーがゴム組成物の硬化物に与える熱伝導性を評価することにより、良好なものを簡便に選定することができる。従って、本発明は、ゴム組成物や空気入りタイヤの製造開発効率を大幅に改善するものである。
【００１２】
本発明において、炭素繊維フィラーのラマン散乱分光スペクトルにより測定されるＧバンドの半値幅は、波長５１４．２ｎｍのアルゴンレーザー光や波長５３２ｎｍの半導体レーザーを用いたラマンスペクトル分析により得られるＧバンドのスペクトルピークからその半値幅を計測することにより決定することができる。
【００１３】
本発明における炭素繊維フィラーとしては、例えば単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、炭素繊維などを対象とすることができるが、特に、気相成長炭素繊維が好ましい。
【００１４】
また、本発明においては、炭素繊維フィラーの長さは０．０１μｍ〜１ｍｍ、好ましくは０．０５〜５００μｍ、アスペクト比（長さ／直径）は１〜１，０００、特に１０〜５００のものが好適であり、このような炭素繊維フィラーを選定することが好ましい。
【００１５】
本発明のゴム組成物は、上述した方法で選定された炭素繊維フィラーを、ジエン系ゴムと硫黄と共に配合してなるものである。
【００１６】
本発明の組成物において、ジエン系ゴムとしては、例えば天然ゴムやエチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン・ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、イソブチレンとｐ−ハロゲン化メチルスチレンとの共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）などを挙げることができ、これらは１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。また、硫黄の配合量としては、ジエン系ゴム１００質量部に対し通常０．１〜１０質量部である。
【００１７】
一方、炭素繊維フィラーの配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対して０．１〜１００質量部、特に１〜５０質量部であることが好ましい。炭素繊維フィラーの配合量が多すぎると所望の性能が発現しにくい上、混合や成形等における作業性が低下する場合があり、少なすぎると所望の性能を十分に得ることができない場合がある。
【００１８】
本発明のゴム組成物には、更に、常法に従い、要求される物性に合わせて、必要に応じて有機硫黄化合物等の硫黄以外の加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、充填剤、老化防止剤、軟化剤、分散剤等の添加剤を、本発明の効果を損なわない程度に常用量の範囲内で添加することが可能である。
【００１９】
加硫促進剤としては、例えばＣＢＳ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）、ＴＢＢＳ（Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）、ＴＢＳＩ（Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンイミド）等のスルフェンアミド系の加硫促進剤、ＤＰＧ（ジフェニルグアニジン）等のグアニジン系の加硫促進剤、テトラオクチルチウラムジスルフィド、テトラベンジルチウラムジスルフィド等のチウラム系加硫促進剤、ジアルキルジチオリン酸亜鉛等の加硫促進剤などを挙げることができる。
【００２０】
また、硫黄による加硫を促進する観点から、亜鉛華、脂肪酸等の加硫促進助剤を配合することができる。脂肪酸としては飽和，不飽和あるいは直鎖状、分岐状のいずれの脂肪酸であってもよく、脂肪酸の炭素数としても特に制限されるものではないが、例えば炭素数１〜３０、好ましくは１５〜３０の脂肪酸、より具体的にはシクロヘキサン酸（シクロヘキサンカルボン酸）、側鎖を有するアルキルシクロペンタン等のナフテン酸、ヘキサン酸、オクタン酸、デカン酸（ネオデカン酸等の分岐状カルボン酸を含む）、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸（ステアリン酸）等の飽和脂肪酸、メタクリル酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等の不飽和脂肪酸、ロジン、トール油酸、アビエチン酸等の樹脂酸などが挙げられる。
【００２１】
更に、充填剤としては、カーボンブラックが例示され、具体的にはＳＲＦ、ＧＰＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦ、ＦＴ、ＭＴなどのカーボンブラックを挙げることができる。また、充填剤としてカーボンブラックの他に、ホワイトカーボン、微粒子ケイ酸マグネシウム、重質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、クレー、タルク等の無機充填剤、ハイスチレン樹脂、クマロンインデン樹脂、フェノール樹脂、リグニン、変性メラミン樹脂、ロジン誘導体等の有機充填剤などを挙げることもできる。
【００２２】
本発明のゴム組成物を得る際、上記各成分の配合方法に特に制限はなく、全ての成分原料を一度に配合して混練してもよいし、２段階或いは３段階に分けて各成分を配合して混練を行ってもよい。なお、混練に際してはロール、インターナルミキサー、バンバリーローター等の公知の混練機を用いることができる。
【００２３】
なお、このように各成分を配合して得たロール成形用ゴム組成物を加硫する際の条件としては、通常１３０〜１８０℃で５〜８０分の加硫条件を採用することができる。
【００２４】
本発明のゴム組成物は、その硬化物の熱伝導率を０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上という高い熱伝導率を有するものとすることができる。
【００２５】
なお、本発明のロール成形用ゴム組成物は、タイヤを形成するためのゴム組成物として好適であるが、特に、タイヤのトレッド、ベース、サイドウォール、インナーライナー、ゴムチェーファー、スティフナー、ビードフィラー等の部位を形成するためのゴム組成物として好適である。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００２７】
［実施例１，２、比較例１］
表１に示す配合にて各原料成分を配合し、ラボプラストミル（東洋精機（株）製）を使用して混練することにより未加硫のゴム組成物を得た。このゴム組成物を硬化させて得た硬化物について、その熱伝導率を京都電子工業（株）製  迅速熱伝導計により評価した。結果を表１に併記する。なお、各例において用いた炭素繊維フィラーのラマン散乱分光スペクトルにおけるＧバンドの半値幅は、サーモエレクトロン（株）製の顕微ラマン分光器を用いて半導体レーザー（５３２ｎｍ）にて測定した。スペクトルパターンを図１に示し、スペクトルパターンから得られた半値幅を表１に併記する。
【００２８】
【表１】
2007217459.tif 000002
【００２９】
△（１５８０）：ラマン散乱分光スペクトルにおけるＧバンドの半値幅
ＮＲ：天然ゴム
ＶＧＣＦ−Ｒ：気相成長炭素繊維（昭和電工（株）製）
Ｓ−ＭＷＣＮＴ−６０１００：多層カーボンナノチューブ（シンセンナノテクポート社製）
Ｌ−ＭＷＣＮＴ−６０１００：多層カーボンナノチューブ（シンセンナノテクポート社製）
老化防止剤：Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン
ＺｎＯ：亜鉛華
ＣＺ：Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジル・スルフェンアミド
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）は、各々実施例１，２及び比較例１の炭素繊維フィラーのラマン散乱分光スペクトルパターンである。
【図１】
2007217459.tif 000003